DE2149434A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Filtern fuer Tabakrauch - Google Patents

Description

British-American Tobacco Company Limited, Westminster House 7> Millbank, London S.W. 1 / England

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Filtern

für Tabakrauch

Die Erfindung betrifft Filter für Tabakrauch sowie ihre Herstellung. Sie befaßt sich insbesondere mit der Her stellung von Filterstäben, von denen durch Schneiden in Abständen eine Vielzahl von Filterabschnitten herge stellt werden können.

Filter aus kurzen Abschnitten mit verschiedenen Filtereigenschaften sind als Mehrfachfilter bekannt. Die Ab schnitte können aus verschiedenen Materialien, wie beispielsweise Zelluloseacetat oder Papier hergestellt werden und einer oder mehrere können mit einem Additiv oder mehreren verschiedenen Additiven behandelt werden. Die Behandlung kann in der Weise durchgeführt werden, dass ein Faden mit einer Lösung des Additives imprägniert wird, bevor der Faden mit dem Stab verarbeitet wird. Der Stab

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wird in kurze Abschnitte geschnitten, die in einer Filterherstellungsmaschine miteinander vereinigt werden. Das Vereinigen dieser kurzen Abschnitte mit Maschinen, die bei hohen Geschwindigkeiten betrieben werden, hat Nachteile, die einen Betrieb der Maschine mit geringer Geschwindigkeit erfordern und häufig ein Stillsetzen bewirken. Die Herstellung derartiger Filter ist auch deshalb kostspielig, da zwei Arbeitsschritte in einer Vorrichtung erforderlich sind, d.h. Herstellen eines Stabes, von dem die betreffenden Abschnitte geschnitten werden und ein davon gesonder ter Arbeitsschritt, um diese Abschnitte miteinander zu vereinigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, sodaß ein schnelleres, leichteres und kontinuierliches Herstellen von Mehrfachfiltern oder entspre chender Filter in einem einzigen Verfahrensschritt mög lieh ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen da durch gelöst, daß geschäumtes Filtermaterial für Tabakrauch intermittierend mit einem Additiv in Abständen während des Extrudierens in Stabform geimpft wird.

Das Material ist vorzugsweise ein geschäumtes Material mit offenen Zellen, wie z.B. Polyäthylen oder Polypropylen. Es können jedoch auch andere Schaummaterialien verwendet werden, beispielsweise Zellulose oder Nylon, gegebenenfalls mit einem treibenden Mittel oder einem Inertgas oder ein geschäumtes Material wie z.B. Zelluloseacetat, das unter Druck sowie bei erhöhter Temperatur in ein Lösungsmittel eingebracht wurde. Im allgemeinen wird das Material, während es als kontinuierlicher Stab extrudiert wird, mit dem Additiv in regelmäßigen Abständen geimpft.

Diese Behandlung wird in vorteilhafter Weise mit einem Stab aus einem geschäumten Material durchgeführt, das von der Firma Monsanto Chemicals Limited nach dem briti-

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sehen Patent 1 182 646 hergestellt wird.

Das Additiv in Form einer Lösung, einer Dispersion, einer Aufschlämmung oder Paste kann durch ein Rohr zugeführt werden und in den Stab in Richtung seiner Fortbewegung injiziert werden und zwar am Ausgang eines Extruders zur Herstellung von geschäumten Stäben und zwar durch einen Auslaß oder eine Düse, die vorzugsweise koaxial im Auslaß des Extruders angeordnet ist. Eine pulsierende Zufuhr und ein pulsierendes Impfen können in an sich bekannter Weise erfolgen, wie beispielsweise mit einer hin- und hergehenden Kolbenpumpe oder mit einem sich periodisch öffnenden Ventil. Das Additiv wird unter einem Druck injiziert, der ausreichend ist, um es innerhalb eines vorgegebenen Volumens oder Bereiches des Stabes auszubreiten. Verschiedene Additive könnei getrennt voneinander in den Stab mittels zwei oder mehr Rohren vorzugsweise mit koaxialen Austrittsöffnungen injiziert werden. Der Stab wird getrocknet und in Abschnitte geschnitten zur Herstellung von Doppel-, Dreifach- oder Mehrfachfiltern, die ein Additiv in mindestens einem Abschnitt oder verschiedene Additive in ver schiedenen Abschnitten aufweisen.

In vorteilhafter Weise werden 25 - 150 mg eines Additives pro Filterabschnitt zugeführt und zwar im allgemeinen in einem einzigen ImpfVorgang (pulse).

Die Additive können Substanzen mit spezifischen oder selektiven Eigenschaften für das Filtern des Rauches oder Sub stanzen mit erhöhter Filterwirksamkeit sein. Spezifische Substanzen, die verwendet werden kö*men, weisen Mangandi oxyd, Zinkoxyd, Zeolite und Äthylendiamindiacetat auf, sowie Kohle, Aluminium oder fein unterteilte Metalle, wie z.B. Zink, und zwar in Form von Lösungen, Suspensionen oder Aufschlämmungen. Zusätzlich zu den Additiven für das Filtern können Additive für die Geschmacksverbesserung des Rauches oder zur Änderung des Geschmackes, wie z.B. Menthol, süßende Mittel und dergl. in gleicher Weise eingeführt werden. In allen Fällen soll natürlich die Sub -

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stanz nicht nachteilig mit der Substanz des Stabes zusammenwirken.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt :

Fig. 1 eine schematische,(nicht maßstabgere-chte) Darstellung einer Extrudier-, Injektions- und weiteren Vorrichtung, und

Fig. 2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab durch einen

Extruderkopf mit Mitteln zum Injizieren eines Additives.

^r Gemäß Fig. 1 wird thermoplastisches Material in geschäum tem Zustand extrudiert und mittels eines Extruderkopfes und eines Extruders 2 in an sich bekannter Weise in Filterstabform gebracht. Injektionen mit einem Additiv in einem Lösungsmittel oder in einem dispergierenden Mittel, das von einem Behälter 3 zugeführt wird, werden in vorgegebe-

zu
nen Abständen in dasyextrudierende Material mittels einer

Kolbenpumpe 4 durch eine Düse 5 eingebracht. Der gepulste Fluß des Additives aus der Düse erzeugt in dem extrudierten geschäumten Stab Bereiche des Additives, die durch schraffierte Bereiche gekennzeichnet sind. Der Stab 7 wird in einer Form 8 auf seine Größe gebracht und über einem k Kühlbad 9 gekühlt, hinter dem eine (nicht maßstabgetreue) Transportvorrichtung mit Ketten (caterpillar haul-off device) angeordnet ist, die mit 10 bezeichnet ist, und die den Stab nach vorne aus der Form 8 zu einer Schneidvorrichtung 11 von an sich bekannter Bauart zieht. Das Lösungs- bzw. Dispersionsmittel verdampft während der Bewegung des Sta bes. Die Vorrichtung führt ein bereits begonnenes Härten des nun trockenen Stabes aus, schneidet ihn in einem be handelten Abschnitt 6, wie durch 6a und 6b angezeigt, in 90 cm lange Stababschnitte.

Eine vorteilhafte Ausbildung eines erfindungsgemäßen Extruderkopfes ist in Fig. 2 dargestellt. Thermoplastisches Material wird von einem Exig'uder 2 zuceführt und zwar zu

einem Düsenteil 12 durch eine Bohrung 13. Das Additiv wird von einer Pumpe 4 aus durch eine Bohrung in einem Rohr 14, das koaxial zu dem Düsenteil 12 angeordnet ist, zugeführt. Das Rohr l4 ist mittels einer koaxialen Hülse 15 und einem Halter 16 in einem Bauteil 17 angeordnet. Das Rohr 14 hat ein konisches Ende 18 und bildet einen ringförmigen Spalt von abnehmendem mittleren Durchmesser mit einer konischen Ausbohrung 19 im Teil 17 und der Düsenkammer 12, wobei dieser Spalt das thermoplastische Material hindurchtreten läßt. Das Rohr 14, die Hülse 15 und/oder der Halter 16 können axial justierbar sein, zur Änderung ihrer Lage zu dem Bauteil 17 und dem Düsenteil 12. Wie dargestellt, hat das Rohr 14 eine öffnung ohne weitere Teile am freien Ende, jedoch kann dort beispielsweise eine Düse vom sog. Nadeltyp angeordnet sein.

Palis mehr als ein Additiv dem Stab 7 zugeführt werden soll, kann dies mittels eines oder mehrerer weiterer ko axialer Rohre entsprechend dem Rohr 14 erfolgen, die mit getrennten, phasenverschoben betriebenen Pumpen für die " verschiedenen Additive verbunden sind.

Die Anzahl der Impfstöße durch die Pumpe 4 hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der der Stab 7 hergestellt wird. Die Betriebsweise der Abschneidevorrichtung 11 muß mit der Betriebsweise der Pumpe 4 synchronisiert werden, wie dies durch die gestrichelte Linie zwischen diesen beiden Teilen dargestellt ist. Falls die Fortschrittsgeschwindigkeit des Stabes JOO mm/sec. beträgt oder etwa 200 Stab längen von 90 mm Länge pro Minute, (jede Länge kann gege benenfalls 6 Doppelfilter von 15 mm Länge abgeben), sind drei Stöße pro 90 mm Länge, d.h. ein Stoß pro 30 mm erforderlich. Dies ergibt 10 Impfungen pro Sekunde,

Die Temperatur, bei der die Impfung bzw. Injektion durchgeführt wird, hängt Insbesondere von der Art des Materials, das extrudiert wird, und von der Art des Lösungsmittels oder des Dispersionsmittels für das Additiv, ab. Sie liegt im Normalfalle im Bereich von 150 bis 200° C. Das Lösungs-

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oder Dispersionsmittel ist vorzugsweise eine organische Substanz mit einem Siedepunkt über 150° C. Der von der Pumpe 4 zu erzeugende Druck wird durch diese Temperatur und den Siedepunkt bestimmt. Im Normalfalle liegt er im Bereich von 20 bis 3Ao kg/cm , wobei der Druck am Aus gang der Düse 5 zwischen 1 und 2 at beträgt. Durchmesser im Bereich von 0,25 bis jj mm können für den Auslass oder die Düse vorgesehen werden und zwar abhängig von ' dem Additiv und dem Lösungsmittel oder dem verwendeten Dispersionsmittel.

Beispiel 1

Ein kontinuierlich hergestellter Stab aus Polyäthylen schaum mit offenen Zellen wird mit einer Geschwindigkeit von 300 mm/sec. mit 10 Injektionen pro Sekunde und jeweils 75 ml einer breiigen Suspension von Kohle in Triacetin als Dispersionsmittel, das 20 % der Suspension beträgt, geimpft. Das Injizieren wird mit einer Austrittsöffnung von 2 mm Durchmesser und einem Druck von 2AtmoSphären am Auslaß durchgeführt, wobei die Temperatur der additiven Suspension 170° C. beträgt. Der Stab wird mitten durch die injizierten Bereiche, die sich jeweils über eine Länge von 10 mm des Stabes erstrecken, auf 90 mm lange Abschnitte zurechtgeschnitten und schließlich nochmals, w£#€te¥ im Bereich der behandelten Abschnitte, unter Bildung von Doppelfiltern von 15 mm Länge. Jedes Doppelfilter besteht auf diese Weise aus einem Abschnitt von 5 nun Länge aus Filtermaterial, das ein Additiv ent hält, und aus einem Abschnitt von 10 mm Länge von unbe handelten! Filtermaterial. Die Filter werden mit Zigaretten verbunden, wobei die behandelten Abschnitte dem Ta bakstab benachbart sind.

Beispiel 2

Ein nach Beispiel 1 hergestellter Filterstab wird gemäß Beispiel 1 geimpft, jedoch ist der Durchmesser der öffnung 1 mm sowie die Anzahl der Imfpungen 10 pro Sekunde, wobei pro Impfung 75 Milliliter einer 7#igen Lösung von

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Menthol in Triacetin verwendet wird. Der Stab wird wie im
Beispiel 1 zurechtgeschnitten, wobei Jeder behandelte Abschnitt 3 mg Menthol enthält.

Beispiel 3

Ein Filterstab aus Polyäthylenschaumstoffmaterial, das mit
einer Geschwindigkeit von 300 mm/sec. extrudiert wird, wird geimpft und zwar unter Verwendung einer Bohrung von 1,5 mm
Durchmesser und einer Impffolge von 10 Impfungen pro Sekunde, wobei pro Impfung 75 ml einer 25#igen Lösung von Poly äthylengly.col in Triacetin bei einer Temperatur von 170° C. verwendet werden. Der Druck am Ausgang beträgt 2 Atmosphären. Der Stab wird zurechtgeschnitten und zwar, mitten durch die behandelten Bereiche, auf 90 mm lange Abschnitte und schließlich nochmals in den behandelten Bereichen unter Bildung
von Doppelfiltern von 15 mm Länge. Jeder Filter besteht auf diese Weise aus einem unbehandelten Abschnitt und einem behandelten Abschnitt, wobei der letztere 9 mg Polyäthylen glycol enthält.

- Ansprüche -

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Claims (9)

1. Ansprüche

   fly) Verfahren zum Herstellen von Filtern für Tabakrauch, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschäumtes Material für Tabakrauchfilter intermittierend in Abständen mit einem Additiv geimpft wird und daß die Impfung während des Extrudierens des Materials in Stabform erfolgt.
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als geschäumtes Material ein geschäumtes Material mit offenen Zellen verwendet wird, insbesondere Polyäthylen oder Polypropylenschaummaterial.
3. J.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv eine Substanz mit den Rauch filternden oder die Filterung fördernden Eigenschaften verwendet wird.
4. 4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv eine Substanz mit den Rauchgeschmack verbessernden Eigenschaften dient.
5. 5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv in den Stab am Ausgang eines Extruders für den Stab injiziert wird, beispielsweise mittels eines Rohres, das koaxial in den Stab eingeführt ist.
6. 6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv als Lösung oder Dispersion injiziert wird.
7. 7.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv unter erhöhter Temperatur injiziert wird.
8. 8.) Verfahren nach Anspruch 1 bis ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Additiv unabhängig voneinander in den Stab injiziert wird.
9. 9.) Vorrichtung zum Herstellen eines Filters für Tabak rauch,yäem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, ge kennzeichnet durch einen Extruder für das geschäumte Ma-

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   terial für Tabakrauchfilter in Stabform und Mittel zum Injizieren eines Additives in Abständen in das Material am Ausgang des Extruders.

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